自來水廠設(shè)計說明

水質(zhì)工程課程設(shè)計PAGEPAGE4水質(zhì)工程課程設(shè)計第一章：總論一、設(shè)計原始資料（一）設(shè)計題目：佛山市三水區(qū)北江水廠工程設(shè)計（二）設(shè)計水量：Q=27×104m3/d（三）水源水質(zhì)北江水廠水源為北江，北江全長為468米，總流域面積為46710km2，流域內(nèi)植被條件良好，降雨量充沛。北江水廠水源取自北江干流水道河口飲用漁業(yè)用水區(qū)，北江水質(zhì)目前保持良好，除總大腸菌群數(shù)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)外，其余水質(zhì)指標(biāo)均符合Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，可見取水河段水質(zhì)良好。（四）處理要求執(zhí)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006.第二章：總體設(shè)計一、設(shè)計計算內(nèi)容水廠規(guī)模及水量確定：總水量：Q=270000×1.05=283500m/d二、水廠工藝方案確定及技術(shù)比較:1、給水處理廠工藝流程方案的選擇及確定方案一：原水→一級泵房→靜態(tài)混合器→往復(fù)式隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快濾池→清水池→二級泵房→用戶方案二：原水→一級泵房→擴(kuò)散混合器→折板絮凝池→斜板沉淀池→V型濾池→清水池→二級泵房→用戶2、方案技術(shù)比較：方案一方案二項目優(yōu)缺點項目優(yōu)缺點一泵站岸邊直接取水優(yōu)點：布置緊湊，占地面積小，水泵吸水管路短，運行管理方便，應(yīng)用廣泛，適用在岸邊地質(zhì)條件較好時，取水可靠，維護(hù)管理較簡單缺點：投資較大，水下工程量較大，施工期限長，合建式土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工較困難。靜態(tài)混合器優(yōu)點：1.設(shè)備簡單，維護(hù)管理方便2.不需土建構(gòu)筑物3.在設(shè)計流量范圍，混合效果較好4．不需外加動力設(shè)備缺點：1.水頭損失較大2.運行水量變化影響效果擴(kuò)散混合器優(yōu)點：1.不需土建構(gòu)筑物2.不需外加動力設(shè)備3.不占地缺點：混合效果受水量變化有一定影響往復(fù)式隔板絮凝池優(yōu)點：1.絮凝效果較好2.結(jié)構(gòu)簡單，施工方便缺點：1.絮凝時間較長2.水頭損失較大3.轉(zhuǎn)折處絮粒易破碎折板絮凝池優(yōu)點：1.絮凝效果好2.絮凝時間短缺點：1.構(gòu)造復(fù)雜，水量影響絮凝效果平流沉淀池優(yōu)點：1.造價較低2.操作方便，施工簡單3.對原水濁度適應(yīng)性強(qiáng)，潛力大，處理效果穩(wěn)定4.帶有機(jī)械排泥設(shè)備時，排泥效果好缺點：1.占地面積較大2.不采用機(jī)械排泥裝置時，排泥較困難3.需維護(hù)機(jī)械排泥設(shè)備斜板沉淀池優(yōu)點：1.沉積效率高2.池體小，占地少缺點：1.斜管耗用較多材料，老化后尚需要更換，費用較高2.對原水濁度適應(yīng)性較平流沉淀池差3.不設(shè)機(jī)械排泥裝置時，排泥較困難，設(shè)機(jī)械排泥裝置時，維護(hù)管理較平流沉淀池麻煩普通快濾池優(yōu)點：1.有成熟的運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，運行穩(wěn)妥可靠2.采用砂濾料，材料易得，價格便宜3.采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深較淺4.可采用降速過濾，水質(zhì)較好缺點：1.閥門多V型濾池優(yōu)點：1.運行穩(wěn)妥可靠2.采用砂濾料，材料易得3.濾床含污量大、周期長、濾速高、水質(zhì)好4．具有氣水反洗和水表面掃洗，沖洗效果好缺點：1.配套設(shè)備多，如鼓風(fēng)機(jī)等2.土建較復(fù)雜，池深比普通快濾池深綜上所述：方案一較合理。三、給水單體構(gòu)筑物設(shè)計計算：（一）混凝劑配制和投加1.設(shè)計參數(shù)根據(jù)原水水質(zhì)，參考有關(guān)凈水廠的運行經(jīng)驗，選堿式氯化鋁為混凝劑。最大投加量為20mg/L，最低為7.0mg/L，平均為12mg/L。堿式氯化鋁投加濃度為10%。2.設(shè)計計算溶液池容積W1：W1=aQ/（417cn）式中：a—混凝劑（堿式氯化鋁）的最大投加量，20mg/L;Q—處理的水量，283500m/d=11812.5m/h;c—溶液濃度（按商品固體重量計），10%；n—每日調(diào)制次數(shù)，3次。故W1=2011812.5/（417103）=18.9（m）溶液池設(shè)置兩個，單池容積W’1W’1=W1/2=9.4（m）溶液池的形狀采用矩形，長×寬×高=2.2m×2.0m×2.2m，其中包括超高0.2m。池底坡度采用3‰。溶液池旁有寬度為1.0m的工作臺，以便操作與管理，底部設(shè)有放空管。溶解池容積W2：W2=0.3W1=0.3×18.9=5.67（m）取5.8m溶解池設(shè)置兩個，單池容積W’2W’2=W2/2=2.9（m）溶解池的放水時間采用t=10min，則放水流量q0=W’2/（60t）=2.9×1000/（60×10）=4.83（L/s）溶解池底部設(shè)管徑d=100mm的排渣管一根。溶解池的形狀采用矩形，長×寬×高=0.8m×0.7m×1.3m溶解池為地下式，池頂高出地面0.2m，以減輕勞動強(qiáng)度和改善工作條件，溶解池池壁設(shè)超高，以防止攪拌溶液時溢出。由于藥液具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道以及配件都采用了防腐措施。溶液池和溶解池材料采用鋼筋混凝土，內(nèi)壁襯以聚乙烯板。2.3藥劑倉庫考慮到遠(yuǎn)期發(fā)展，面積為150m2，倉庫與混凝劑室之間采用人力手推車投藥,藥劑倉庫平面設(shè)計尺寸為10.02.4用耐酸泵加轉(zhuǎn)子流量計投加藥劑。（二）靜態(tài)混合器在給排水處理過程中原水與混凝劑，助凝劑等藥劑的充分混合是使反應(yīng)完善，從而使得后處理流程取得良好效果的最基本條件，同時只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑使用率，從而節(jié)約用藥量，降低運行成本。管式靜態(tài)混合器是處理水與混凝劑、助凝劑、消毒劑實行瞬間混合的理想設(shè)備：具有高效混合、節(jié)約用藥、設(shè)備小等特點，它是有二個一組的混合單元件組成，在不需外動力情況下，水流通過混合器產(chǎn)生對分流、交叉混合和反向旋流三個作用，混合效益達(dá)90-95%，構(gòu)造如圖所示。1．設(shè)計流量Q=45400m3/d=0.53m32．設(shè)計流速靜態(tài)混合器設(shè)在絮凝池進(jìn)水管中，設(shè)計流速v=1.12m3.混合單元數(shù)N=3混合器的混合長度L=2.5混合時間T=L/V=2.8S4.水頭損失h=0.55.校核GT值G=1465.91/sGT=1465.9×2.8=4104.8均符合要求(三)往復(fù)式隔板絮凝池1．設(shè)計水量（包括自耗水量）Q=45400m3/d=1891.672．采用數(shù)據(jù)：廊道內(nèi)流速采用5檔：v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，v4=0.25m/s，v5=絮凝時間：T=20min池內(nèi)平均水深：H1=1.超高：H2=0.3m池數(shù)：n=23．計算計算總?cè)莘e：W=QT/60=1891.67×20/60=630分為兩池，每池凈平面面積：F’=W/(nH1)=630.56/(2×1.8)=17池子寬度B：按沉淀池寬采用20池子長度（隔板間凈距之和）：L’=176/20=8.8隔板間距按廊道內(nèi)流速不同分成5檔：α1=Q/(3600nv1H1)=1891.67/(3600×2×0.5×1.8)=0.29取α1=0.3m，則實際流速v1’α2=Q/(3600nv2H2)=1891.67/(3600×2×0.4×1.8)=0.37取α2=0.4m，則實際流速v2’α3=Q/(3600nv3H3)=1891.67/(3600×2×0.35×1.8)=0.42取α3=0.5m，則實際流速v3’α4=Q/(3600nv4H4)=1891.67/(3600×2×0.25×1.8)=0.取α4=0.6m，則實際流速v4’α5=Q/(3600nv5H5)=1891.67/(3600×2×0.2×1.8)=0.取α5=0.8m，則實際流速v5’每一種間距采取3條，則廊道總數(shù)為15條，水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)為14次。則池子長度（隔板間凈距之和）：L’=3×(α1+α2+α3+α4+α5+α6)=3×(0.3+0.4+0.5+0.6+0.8)=7.8隔板厚按0.2m計，則池子總長：L=7.8+0.2×(15-1)=10.6按廊道內(nèi)的不同流速分成5段，分別計算水頭損失。第一段：水力半徑：R1=α1H1/(α1+2H1)=0.3×1.8/(0.3+2×1.8)=0.1槽壁粗糙系數(shù)n=0.013，流速系數(shù)Cny1=2.5-0.13-0.75(-0.10)=0.1511故：第一段廊道長度：l1=3B=3×20=60第一段水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)：S1=3取隔板轉(zhuǎn)彎處的過水?dāng)嗝婷娣e為廊道斷面面積的1.3倍，則第一段轉(zhuǎn)彎處v01=v1/1.3=0.375則絮凝池第一段的水頭損失為：各段水頭損失計算結(jié)果見下表：各段水頭損失計算SnlnRnyv0vnCnhn13600.1850.15110.3750.48757.170.09623600.1800.15060.2850.3759.420.0533600.2200.15010.2230.2961.260.02943600.2570.14970.1850.2462.770.01953600.3270.14900.1310.1765.130.009H=∑hn=0.203GT值計算（t=20℃）G==41.45sGT=41.45×20×60=49740此GT值在104～105的范圍內(nèi)池底坡度：i=h/L=0.203/10.6=1.92％（四）平流沉淀池1.已知設(shè)計水量（包括自耗水量）：Q=45400m3/d=1891.67沉淀池個數(shù)：n=2沉淀池沉淀時間：T=1.5h池內(nèi)平均水平流速：v=16有效水深：H=3.0m，超高：原水平均渾濁度為300mg/l2.設(shè)計計算(1)池體尺寸①單池容積WW=②池長LL=3.6vT=3.6×16×1.5=86.4③池寬B池的有效水深采用H=3.0m，超高采用0.3m，則池深為3.3m。則池寬B=采用20m（為配合絮凝池的寬度）每池中間設(shè)一導(dǎo)流墻，導(dǎo)流槽采用磚砌，導(dǎo)流槽寬為240mm,(2)校核池子尺寸比例長寬比：L/B=86.4/20=4.32>4符合要求長深比：L/H=86.4/3.0=28.6>10符合要求(3)進(jìn)水穿孔墻沉淀池進(jìn)口處用磚砌穿孔墻布水，墻長6m，墻高3.5m，有效水深3.0m穿孔墻孔眼形式采用矩形的半磚孔洞，其尺寸為15cm×8cm?？锥刺幜魉俨捎胿0=0.2m/s,則穿孔墻孔洞總面積：Ω=孔洞個數(shù)：N=(4)出水渠①采用薄壁堰出水，堰口保證水平②出水渠寬度采用1m，則渠內(nèi)水深為保證堰口自由溢水，出水渠的超高為0.1m，則渠道深度為0.5m。(5)排泥設(shè)施為了取得較好的排泥效果，可采用機(jī)械排泥。即在池末端設(shè)集水坑，通過排泥管定時開啟閥門，靠重力排泥。由于平流沉淀池的池底沉泥主要集中在近絮凝池的前端1/3左右沉淀池池長范圍，因此沉淀池后端2/3池長范圍排出的泥水往往含固率很低，導(dǎo)致水廠平流沉淀池的排泥水量消耗較多，實施水廠排泥水處理時就會相應(yīng)增加排泥水處理成本。為了減少不必要的排泥水量消耗，必須通過合理排泥來提高沉淀池排泥水的整體含固率。池內(nèi)存泥區(qū)高度為0.1m，池底有1.5‰的坡度，坡向末端積泥坑（每池一個），坑的尺寸為50cm×50cm×50cm排泥管兼沉淀池放空管，其管徑d應(yīng)按下式計算：d=采用250mm式中：H0—池內(nèi)平均水深，m，此處為3.3+0.1=3.4m；t—放空時間，s，此處按3h計。(6)沉淀池水力條件復(fù)核1、水流截面積w=BH=5.5×3.3=16.52、水流濕周χ=2H+B=2×3.3+5.5=12.13、水力半徑R4、雷諾數(shù)ReRe=vR/γ=1.6×136/0.01=21760符合要求5、弗勞德數(shù)FrFr=v2/（Rg）=1.62/（136×981）=1.9×10（在規(guī)定范圍1×10-5～10-4內(nèi)）（五）普通快濾池設(shè)計參數(shù)設(shè)計2組濾池，每組濾池設(shè)計水量為：Q=22700m3沖洗強(qiáng)度q=10L/(s·m2)，濾速：v1=10m/h設(shè)計計算2.1濾池面積及尺寸濾池工作時間為24h，沖洗周期為12h，濾池實際工作時間為：T=24-0.1×24/12=23.8h濾池面積為：F=Q/(v1T)=22700/10×23.8=95.每組濾池單格數(shù)為N=6，布置成對稱雙行排列。每個濾池面積為：f=F/N=95.38/6=1采用濾池長寬比為：2左右，濾池設(shè)計尺寸為5.5m×3.0校核強(qiáng)制濾速v2為：v2=Nv1/(N-1)=6×10/(6-1)=12m2.2濾池高度承托層厚度，采用0.45m濾料層厚度，采用0.7m砂面上水深，采用1.7m保護(hù)高度，采用0.30m濾池高度H為：H=0.45+0.7+1.7+0.30=3.152.3每個濾池的配水系統(tǒng)1，干管干管流量：采用管徑：干管始端流速：2，支管支管中心間距：每池支管數(shù)：每根支管入口流量：采用管徑：采用始端流速：3，孔眼布置：支管孔眼總面積與濾池面積之比K采用0.25%孔眼總面積：采用孔眼直徑：每個孔眼面積：孔眼總數(shù)：，取756個每根支管孔眼數(shù)：，取18個支管孔眼布置設(shè)二排，與垂線成450夾角向下交錯排列。每根支管長度：每排孔眼中心距：4，孔眼水頭損失：支管壁厚采用：流量系數(shù)：水頭損失：5，復(fù)算配水系統(tǒng)：支管長度與直徑之比不大于60，則孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5，則干管橫截面積與支管總橫截面積之比，一般為1.75-2.0，則符合孔眼中心距應(yīng)小于0.2，則2.4洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用a=1.8m水槽設(shè)2根。排水槽總長l0=5q0=ql0a=10×5.5×1.8=99L采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面，槽中流速采用v0=0.9m排水槽斷面尺寸為：x=0.5(q0/1000v0)0.5=0.166排水槽底厚度用0.05m，砂層最大膨脹率45％，砂層厚度0.7m洗砂排水槽頂距砂面高度：砂石排水槽總面積為：F0/f=3.74/15.89=23.3％<25％符合要求2.5濾池的各種管渠計算A．總進(jìn)水管設(shè)一條，進(jìn)水管的流量為0.263m3渠中流速為1.02m/s，進(jìn)水渠斷面采用寬0.65m，渠中水深0.4m，各個濾池進(jìn)水管流量B．反沖洗水管流量為qf=10×15.89=158.9L/S，采用管徑350mm，管中流速為C．清水管清水總流量為進(jìn)水總流量即0.263，每個濾池清水管的流量為0.132m3/s,采用管徑350mmD．反沖洗水排水排水流量為0.284m3/s，管中流速為1.45m/s采用排水管的管徑為500mm。E．反沖洗高位水箱沖洗水箱容積：V=1.5fqt=1.5×0.01589×10×6×60=85.81水箱高度：水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和為：h1=1.0m配水系統(tǒng)水頭損失為承托層水頭損失：濾料層水頭損失：安全富余水頭：h5=1.5m沖洗水箱底應(yīng)高于洗砂排水槽面：2.6配氣系統(tǒng)設(shè)置供氣方式采用空壓機(jī)通過中間儲氣罐向濾池送氣。（六）消毒1.已知條件水廠設(shè)計水量：Q=45400m3/d=1891.67采用濾后水加液氯消毒加氯量取1.0mg/L倉庫儲量按30d計算加氯點在清水池前2.設(shè)計計算2.1加氯量QQ=0.001×1.0×1891.671.892kg/h2.2儲氯量GG=30×24×1.892=1362.3kg2.3氯瓶數(shù)量采用容量為500kg的焊接液氯鋼瓶，共32.4加氯機(jī)數(shù)量采用加氯機(jī)2臺，交替使用2.5加氯間、氯庫加氯間靠近氯池和清水池。因與反應(yīng)池距離較遠(yuǎn)，無法與加藥間合建。器，其位置在室內(nèi)地面以上20cm。設(shè)置漏氣報警儀，當(dāng)檢測的漏氣量達(dá)到2～3mg/kg時報警，切換有關(guān)閥門，切斷氯源，同時排風(fēng)扇動作。為搬運氯瓶方便，氯庫內(nèi)設(shè)單軌電動葫蘆一個，軌道在氯瓶正上方，軌道通到氯庫大門以外。稱量氯瓶質(zhì)量的液壓磅稱在磅稱坑內(nèi)，磅稱面和地面齊平，使氯瓶上下搬運方便。并設(shè)置報警器，達(dá)余氯下限時報警。加氯間外布置防毒面具、搶救材料和工具箱，照明和通風(fēng)設(shè)備在室外設(shè)開關(guān)。（七）清水池水廠內(nèi)建兩座清水池，每座有效容積為：清水池調(diào)節(jié)容積取設(shè)計水量的12%，則調(diào)節(jié)容積為5448消防用水量按同時發(fā)生兩次火災(zāi)，一次滅火用水量取25L/s，連接滅火時間為2h,則消防容積180m3安全貯水量：0排泥沖洗沉淀時用水量取設(shè)計水量的5%為2270總?cè)莘e：7898m3池深采用h=5m則清水池平面面積為A=V/h=7898/5=1580，采用邊長33m的正方形。超高0.3m，則清水池凈高度為5（四），泵站的設(shè)計計算1．一泵房采用三臺水泵，四根吸管,其中一條備用,則每條吸水管設(shè)計流量為44100/3=15133m3/d=631m3/h.輸水管D=600mm,1000i=2.4m,管長L=1.6km.水頭損失為H1=1.6*2.4=3.84m，管式靜態(tài)混合器的水頭損失H2=0.5m,絮凝池與取水口最低水位之差為H3=3.5-(-3)=選用300S12型水泵，其揚(yáng)程為12m，流量為790m3/h.一泵房的埋深：5m，泵房地面上高度為:4m，則泵房高度為:H=5+4=9m一泵房的平面尺寸為：10*8*92，由于資料缺省，無法知道二泵站的最高送水壓力，可按6層樓計算，其服務(wù)水頭為28m,考慮管網(wǎng)的水頭損失，取二泵站的揚(yáng)程為45米。二泵站采用分級供水，流量為45400/24=1891.67m3/h，選水泵型號為300S58,2用1備，電機(jī)型號為JS2-355-M2-4水泵主要參數(shù)流量（m3/h）揚(yáng)程/m轉(zhuǎn)速（r/min）效率η（%）氣蝕余量（m）進(jìn)口直徑(mm)出口直徑(mm)576-97250-65145074-884.44003503，水泵吸水管水頭損失吸水管長8米，直徑DN1=700mm,v1=1.37m/s,1000i=3.2m;壓水管長5.5m,直徑DN2=600mm,v2=1.9m/s,1000i=7m.計算見下表：吸水管局部水頭損失計算表名稱喇叭口90°彎頭閘閥漸縮管水泵進(jìn)口DN/mm1000700700-400700-400400數(shù)量11111局部阻力系數(shù)0.30.680.060.21.0流速(m/s)1.371.371.372.692.69水泵吸水管水頭損失為：h1=(0.3+0.668+0.06)×1.372+1.2×2.692/19.6+3.2×8/1000=0.57m水泵軸心標(biāo)高為：Z=Z1+Zs=-0.5+6+（10.3-10.3）-0.81=4.69m,其中Z1二泵房室內(nèi)低坪標(biāo)高為：4.6-0.1-0.9=3.6m,其中，0.1為水泵基礎(chǔ)高處是內(nèi)地坪高度，0.9為水泵底座至軸心的高度。泵房所在的室外地坪標(biāo)高為6.0m4，泵房高度：選用LH5t電動葫蘆雙梁橋式起重機(jī)，泵房地面上高度為：H1=a2+c2+d+e+h+n=1400+1120×1.2+1270+100+200=4.3式中，a2為行車梁高度，c2為行車梁底至其重鉤中心的距離，a2+c2=1400mm；d為其重鉤的垂直長度，電機(jī)寬1120mm,e為最大一臺機(jī)組的高度，1270mm;h為吊起物底部與泵房進(jìn)口處平臺的距離，２00mm；n為100mm．泵房地下高度H2=2.4m,則泵房高度H=H1+H2=4.3+2.4=(五），水廠平面布置及附屬構(gòu)筑物確定（1）布置緊湊，以減少水廠占地和連接管渠的長度，但是各構(gòu)筑之間應(yīng)留出必要的施工和檢修空間和管道位置。（2）充分利用地形，力求挖填方平衡以減少施工量。（3）各構(gòu)筑物之間連接管應(yīng)簡單、短捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。此外應(yīng)設(shè)置必要的超越管道。（4）沉淀池排泥或澄清池排泥及濾池沖洗廢水排除方便，力求重力排污。（5）廠區(qū)內(nèi)應(yīng)有管、配件等露天堆場。（6）建筑物布置應(yīng)注意朝向和風(fēng)向。（7）有條件時最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開。（8）應(yīng)考慮水廠擴(kuò)建可能。（9）根據(jù)水廠的平面形狀，將生產(chǎn)流程布置成直線型，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)之間用車道各開，水廠外圍設(shè)置綠化帶。水廠的附屬建筑按功能分生產(chǎn)性和生活性兩大類。生產(chǎn)性包括：化驗室，機(jī)修間，車庫，辦公用房等；生活性包括：食堂，浴室，傳達(dá)室，宿舍等。此外水廠內(nèi)其他一些建筑物；如堆場，車棚，圍墻。水廠的基本組成分為兩部分：（1）生產(chǎn)構(gòu)筑物和建筑物，包括處理構(gòu)筑物和清水池、二級泵房、藥劑間等；生產(chǎn)構(gòu)筑物和建筑物尺寸（長*寬*高）(m)吸水井20*2*5一泵房10*8*9往復(fù)式隔板絮凝池8.2*2